使用AesCryptoServiceProvider获取错误的解密值

Question

我有以下使用AesCryptoServiceProvider进行加密和解密的代码。用于加密和解密的iv和key是相同的。但是，解密后的值与原始字符串不同。

1. 需要进行哪些更正才能在解密后获得原始值？
2. 当inputString =“Test”时，此代码仅在inputValue = valid128BitString时有效。我收到以下异常Padding is invalid and cannot be removed.。我们如何进行更正？

更新的问题

根据@jbtule答案，以下内容将解决问题。

encyptedValue.IV = result.IV;

加密结果中的IV值会发生变化。假设加密是在单独的进程中完成的，我们如何知道解密时所需的IV呢？有没有一种方法可以使其恒定或已知？

答案：您的另一个选项是将IV传递到加密中，在开始加密转换之前分配它，而不是让aesProvider为您生成随机IV。- @Scott Chamberlain

 aesProvider.IV = Convert.FromBase64String("4uy34C9sqOC9rbV4GD8jrA==");

更新：请参考如何为Base64应用填充。我们可以使用UTF8来编码源输入和结果输出。密钥和IV可以保留在Base64中。

使用Base64作为源输入会导致一些值出现问题，例如“ MyTest”，其中字符串长度不是4的倍数。 相关要点： 要解密使用SymmetricAlgorithm类之一加密的数据，您必须将Key属性和IV属性设置为加密时使用的相同值。

SymmetricAlgorithm.IV属性：来自前一个块的信息被混入到加密下一个块的过程中。因此，两个相同的纯文本块的输出是不同的。由于这种技术使用前一个块来加密下一个块，因此需要初始化向量来加密第一个数据块。（根据SymmetricAlgorithm.IV Property MSDN文章）

有效的Key大小为：128、192、256位（根据How many characters to create a byte array for my AES method?）

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string valid128BitString = "AAECAwQFBgcICQoLDA0ODw==";
        string inputValue = valid128BitString;
        string keyValue = valid128BitString;
        string iv = valid128BitString;

        byte[] byteValForString = Convert.FromBase64String(inputValue);
        EncryptResult result = Aes128Utility.EncryptData(byteValForString, keyValue);
        EncryptResult encyptedValue = new EncryptResult();
        encyptedValue.IV = iv;
        encyptedValue.EncryptedMsg = result.EncryptedMsg;

        string finalResult = Convert.ToBase64String(Aes128Utility.DecryptData(encyptedValue, keyValue));
        Console.WriteLine(finalResult);

        if (String.Equals(inputValue, finalResult))
        {
            Console.WriteLine("Match");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("Differ");
        }

        Console.ReadLine();
    }
}

AES实用工具

public static class Aes128Utility
{
    private static byte[] key;

    public static EncryptResult EncryptData(byte[] rawData, string strKey)
    {
        EncryptResult result = null;
        if (key == null)
        {
            if (!String.IsNullOrEmpty(strKey))
            {
                key = Convert.FromBase64String((strKey));
                result = Encrypt(rawData);
            }
        }
        else
        {
            result = Encrypt(rawData);
        }

        return result; 

    }

    public static byte[] DecryptData(EncryptResult encryptResult, string strKey)
    {
        byte[] origData = null;
        if (key == null)
        {
            if (!String.IsNullOrEmpty(strKey))
            {
                key = Convert.FromBase64String(strKey);
                origData = Decrypt(Convert.FromBase64String(encryptResult.EncryptedMsg), Convert.FromBase64String(encryptResult.IV));
            }
        }
        else
        {
            origData = Decrypt(Convert.FromBase64String(encryptResult.EncryptedMsg), Convert.FromBase64String(encryptResult.IV));
        }

        return origData; 
    }

    private static EncryptResult Encrypt(byte[] rawData)
    {
        using (AesCryptoServiceProvider aesProvider = new AesCryptoServiceProvider())
        {
            aesProvider.Key = key;
            aesProvider.Mode = CipherMode.CBC;
            aesProvider.Padding = PaddingMode.PKCS7;
            using (MemoryStream memStream = new MemoryStream())
            {
                CryptoStream encStream = new CryptoStream(memStream, aesProvider.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write);
                encStream.Write(rawData, 0, rawData.Length);
                encStream.FlushFinalBlock();
                EncryptResult encResult = new EncryptResult();
                encResult.EncryptedMsg = Convert.ToBase64String(memStream.ToArray());
                encResult.IV = Convert.ToBase64String(aesProvider.IV);
                return encResult;
            }
        }
    }

    private static byte[] Decrypt(byte[] encryptedMsg, byte[] iv)
    {
        using (AesCryptoServiceProvider aesProvider = new AesCryptoServiceProvider())
        {
            aesProvider.Key = key;
            aesProvider.IV = iv;
            aesProvider.Mode = CipherMode.CBC;
            aesProvider.Padding = PaddingMode.PKCS7;
            using (MemoryStream memStream = new MemoryStream())
            {
                CryptoStream decStream = new CryptoStream(memStream, aesProvider.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Write);
                decStream.Write(encryptedMsg, 0, encryptedMsg.Length);
                decStream.FlushFinalBlock();
                return memStream.ToArray();
            }
        }
    }

}

DTO类

public class EncryptResult
{
    public string EncryptedMsg { get; set; }
    public string IV { get; set; }
}

参考资料

1. 如何为我的AES方法创建字节数组？
2. 指定的密钥不是此算法的有效大小
3. AES-256和初始化向量加密
4. Base-64字符数组的无效长度
5. 在编码方面，UTF8 / UTF16和Base64有什么区别？

- LCJ

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实际的异常类型是什么？你是在解密还是加密时遇到了这个异常？我想知道，因为 byte[] byteValForString = Convert.FromBase64String("Test"); 对于你的明文是无效的。 - jbtule

你能否尝试在Encrypt()和Decrypt()函数中都加上 aesProvider.Padding = PaddingMode.None？看看是否有效？不知道为什么使用相同的填充方式会出现错误？ - Amitd

@jbtule 我在Decrypt()方法中得到了异常 - decStream.FlushFinalBlock(); 语句。填充无效，不能被删除。 - LCJ

请参考https://dev59.com/nG7Xa4cB1Zd3GeqPsKMg，以获取字符串长度作为密钥和IV。 - LCJ

Answer 1

使用加密原语时很容易犯错，人们经常会犯错，最好如果可以的话使用高级库。

我有一个片段代码，我试图保持其经过审核并更新到最新状态，它与您正在做的工作非常接近。它还对密码文本进行身份验证，如果存在任何方式使对手能够向您的解密实现发送所选密码文本，则我建议您这样做。与修改密码文本相关的侧信道攻击有很多。

然而，您遇到的问题与填充无关，如果您的密码文本与您的密钥和iv不匹配，并且您没有验证iv和密码文本，通常会出现填充错误（如果客户端出现这种情况，它被称为填充预言机）。您需要更改主要语句为：

    string valid128BitString = "AAECAwQFBgcICQoLDA0ODw==";
    string inputValue = "Test";
    string keyValue = valid128BitString;


    byte[] byteValForString = Encoding.UTF8.GetBytes(inputValue);
    EncryptResult result = Aes128Utility.EncryptData(byteValForString, keyValue);
    EncryptResult encyptedValue = new EncryptResult();
    encyptedValue.IV = result.IV; //<--Very Important
    encyptedValue.EncryptedMsg = result.EncryptedMsg;

    string finalResult =Encoding.UTF8.GetString(Aes128Utility.DecryptData(encyptedValue, keyValue));

因此，您需要使用与加密相同的IV来解密。

- jbtule

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@Amitd，你是对的，问题在于解密时IV错误了。 - jbtule

@Lijo IV不需要保密，只有密钥需要。通常加密协议会将IV作为前缀添加到加密块的前面进行保存/传输。像这样的事情是为什么最好使用像jbtule建议的高级库，它可以为您处理这些问题。 - Scott Chamberlain

@Lijo 将你的辅助函数拆分开来。你在加密之前就知道 IV，但是你正在 private static Encrypt(byte[] rawData) 中生成随机 IV、将其分配给加密转换器，并开始加密，所以在开始处理数据之前你看不到 IV。 - Scott Chamberlain

@Lijo，你的另一个选择是在开始加密转换之前将IV传递给“Encrypt”并进行分配，而不是让“aesProvider”为您生成随机IV。 - Scott Chamberlain

然而，我仍强调您应该使用更高级的库，因为您正在跳过重要步骤，如确保加密消息未被篡改等等。去看看可用的许多库，并使用其中之一。 - Scott Chamberlain